DE2551798C2

DE2551798C2 - Elektrischer Neigungsmeßfühler

Info

Publication number: DE2551798C2
Application number: DE2551798A
Authority: DE
Inventors: Ghanshyam Ambaram Matawan N.J. Bhat; Charles George Phoenix Ariz. Buckley; Harold Lee Glendale Ariz. Swartz
Original assignee: Sperry Corp New York NY; Sperry Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1975-11-18
Publication date: 1985-11-14
Also published as: FR2291475A1; DE2551798A1; FR2291475B1; IT1060097B; SE416588B; GB1485327A; US4028815A; JPS6026163B2; SE7512885L; CA1067602A; JPS5172462A

Description

(A, -Ακ)=ΚΘ (1)

dabei ist:

Ai. — eingetauchte Fläche der Elektrode in der linken Leitfähigkeitszelle, Ar = eingetauchte Fläche der Elektrode in der rechten Leitfähigkeitszelle, K = eine Proportionalitätskonstante, die sich auf die Geometrie der Elektroden bezieht und in Grad prc

Flächeneinheit ausgedrückt ist, θ *= Neigungswinkel.

Aus der vorstehenden Gleichung ist zu erkennen, daß, wenn ein bestimmter Betrag zur Elektrodenfläche beider Leitfähigkeitszellen hinzugefügt oder davon abgezogen wird, die Erfüllung der Gleichung aufrechterhalten wird. Dies bedeutet, daß die Betriebsweise des Neigungsmeßfühlers von Natur aus gegenüber Änderungen des Elektrolytflüssigkeitsspiegels unempfindlich ist Änderungen des Flüsssgteitsspiegels können sich auf Grund unterschiedlicher Ursachen ergeben, unter Einschluß von Leckverlusten der Flüssigkeit aus dem Meßfühler, wodurch der Flüssigkeitsspiegel abgesenkt wird, Anhaften der Flüssigkeit in dem Meßfühler, was die gleiche so Wirkung ergibt, Gasblaseneinschlüsse in der Flüssigkeit, wodurch der Flüssigkeitsspiegel in dem Meßfühler erhöht wird, und Wirkungen, die sich aus den Temperaturausdehnungseigenschaften des Gehäuses und der Flüssigkeit ergeben. Es ist zu erkennen, daß die durch die Gleichung (1) definierte Beziehung von Flüssigkeitsspiegeländerungen, die sich aus thermischen Ausdehnungseigenschaftgen der Flüssigkeit in dem Gehäuse ergeben, unabhängig ist, weil diese Änderungen die Gültigkeit der Gleichung nicht beeinflussen.

Bei der praktischen Ausführung dieses bekannten Neigungsmeßfühlers ist jedoch entsprechend der Gleichung (1) eine elektrische Schaltung erforderlich, durch die eine meßbare Spannung erzeugt werden kann, die proportional zur linken Seite der Gleichung ist Die Schaltung muß eine proportionale funktionell Beziehung

zwischen der meßbaren Spannung und dem Neigungswinkel des Neigungsmeßfühlers ergeben, der durch die rechte Seite der Gleichung dargestellt ist. Der Widerstandswert der beiden Leitfähigkeitszellen ist der Parameter, der allgemein dazu verwendet wird, die eingetauchte Fläche darzustellen. Die Widerstands-ZFIächenbeziehung, die hier zu verwenden ist, ist in der folgenden Gleichung definiert:

dabei ist

D = der Abstand zwischen den Elektroden in der Leitfähigkeitszelle,

δ = spezifischer Widerstand der Elektrolytflüssigkeit in Ohm pro Flächeneinheit pro Längeneinheit,

A = eingetauchte Fläche einer Elektrode.

Wenn die vorstehende Gleichung nach A aufgelöst wird und die resultierende Beziehung in die Gleichung (1) eingesetzt wird, ergibt sich bei Verwendung geeigneter Indizes die folgende Gleichung:

(MRl - MRr)DO= ΚΘ. (3)

Diese Gleichung ist die charakteristische Gleichung für bekannte ringförmige Beschleunigungsmesser und Neigungsmeßfühler.

Eine Schaltung, die die Messung einer Spannung ermöglicht, die proportional zur Größe (\IRl—IRr)'k\. oder

die funktionell auf diese Größe bezogen ist, damit eine Spannung und ein Winkel gleichgesetzt werden können, ist in F i g. 1 der Zeichnungen gezeigt. Es wird in der folgenden Analyse gezeigt, daß der bekannte ringförmige Beschleunigungsmesser und die in Verbindung mit diesem verwendete elektrische Schaltung keinen Meßfühler ergeben, der gegenüber den Wirkungen und Temperaturänderungen unempfindlich ist

Eine typischerweise mit dem bekannten elektrolytischen Neigungsmeßfühler verwendete Schaltung ist in F i g. 1 gezeigt Die Spannung an dem Ausgangswiderstand R wird r.'ie folgt ausgedrückt:

V- I_T(R) (4)

h = h + h (5)

Das Einsetzen der Gleichungen (6) und (7) in die Gleichung (5) und Einsetzen des Ergebnisses hiervon in die Gleichung (4) ergibt:

\R_L Rj E KR Ry Rr/
Das Einsetzen dieser Gleichung (9) in die Gleichung (3) ergibt:

Unter Benutzung der Flächenbeziehung für den Widerstand der Zellen in der Gleichung (2) und bei Auflösen nach der Spannung ergibt sich die folgende Gleichung

^KE§. . (U)

Ρδ R

Eine Betrachtung der vorstehenden Gleichung zeigt, daß in dieser Gleichung zwei Größen enthalten sind, die sich mit der Temperatur ändern, d. h. der spezifische Widerstand (δ) des Elektrolyten und die Größe (Ai. + Ar).

Der spezifische Elektrolyt-Widerstand (δ) nimmt typischerweise mit ansteigenden Temperaturen ab, und die Größe (Al+Ar), die die gesamten eingetauchten Flächen der Elektroden darstellt, ist auf Grund der Flüssig-M keitsausdehnung und -zusammenziehung temperaturabhängig, in der Praxis hat die Flüssigkeit eine größere volumetrische Temperaturausdehnung als das Gehäusematerial, das zur Aufnahme dieser Flüssigkeit bestimmt ist. Als Ergebnis steigt der Flüssigkeitsspiegel in der ringförmigen Kammer mit steigenden Temperaturen. Es ist daher zu erkennen, daß der Wert des Lastwiderstandes R so ausgewählt werden kann, daß ein möglichst

konstanter Wert des Nenners in der obigen Gleichung über einen vorgegebenen Temperaturbereich aufrechterhalten wird. Die Schaltung nach F i g. 1 ergibt damit eine Möglichkeit für eine begrenzte Temperaturkompensation für ringförmige Beschleunigungsmesser oder Neigungsmeßfühler wie es in der Technik bekannt ist.

Es ist weiterhin ein elektrolytischer Meßfühler bekannt (US-PS 36 04 275), der ein hohles rohrförmiges Teil aus Glas einschließt, in dem im wesentlichen identische bogenförmige Elektrodenpaure angeordnet sind, die diametral in dem rohrförmigen Teil angeordnet sind. Dieser Meßfühler ergibt aufgrund seiner symmetrischen Anordnung eine gewisse Temperaturkompensation. Die Ausdehnung und Zusammenziehung des Elektrolyten eriolgt symmetrisch bezüglich beider Elektrodenpaare, so daß die elektrischen Nullzustands-Eigenschaften praktisch konstant bleiben und die vertikale Drift aufgrund von Temperaturänderungen gegenüber der Eichtemperatur soweit wie möglich verringert ist.

Es sind weiterhin Meßfühler mit elektrischen Schaltungen bekannt (US-PS 29 78 638), die einen Operationsverstärker verwenden, und die eine Spannung (V) liefern, die linear auf die Größe (1IR_L -1 IRr) in der charakteristischen Gleichung des Meßfühlers nach Gleichung (3) bezogen ist. Diese typische bekannte Schaltung ist in F i g. 3 gezeigt und schließt einen Operationsverstärker ein, der eine Ausgangsspannung V liefert, die mathematisch wie folgt ausgedrückt werden kann:

V = ER(\IR_L- MR_r). ₍₁₂)

Wenn diese Gleichung nach dem Ausdruck (MR_L- MRr) aufgelöst wird und das Ergebnis in die Gleichung (3) eingesetzt wird, ergibt sich die folgende Beziehung für die Spannung V:

y_ ERK θ

Es ist aus der vorstehenden Gleichung zu erkennen, daß alle Ausdrücke in dem Koeffizienten von θ auf der rechten Seite der Gleichung (13) grundsätzlich gegenüber Temperaturänderungen unempfindlich sind, mit Ausnahme des spezifischen Elektrolytwiderstandes (δ). Weil dieser Ausdruck in der charakteristischen Gleichung für diese Art von Meßfühler gemäß Gleichung (3) enthalten ist, ist zu erwarten, daß er in der einen oder anderen Form in der Spannungs-/Neigungswinkel-Funktion auftritt, die von irgendeiner elektrischen Schaltung ibgeleitet wird, die dazu verwendet wird, die Ausgangsspannung Ventsprechend der Gleichung (3) zu liefern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Neigungsmeßfühler der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem veränderliche volumetrische und Impedanz-Eigenschaften kompensiert sind, so daß auch Änderungen der Ausgangsspannung, die durch die Auswirkung von Temperaturänderungen auf den spezifischen Elektrolyt-Widerstand hervorgerufen werden, keine Auswirkungen haben.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Neigungsmeßfühlers wird ein Ausgangssignal erzeugt, daß gegenüber veränderlichen volumetrischen und Impedanz-Eigenschaften des verwendeten Elektrolyten kompensiert ist, so daß Temperaturänderungen keinen Einfluß auf das Ausgangssignal haben. Dadurch ist es auch nicht mehr erforderlich, sich ändernde Impedanz-Eigenschaften bei verschiedenartigen Elektrolytflüssigkeiten bei der Gestaltung der Auswerteschaltungen zu berücksichtigen. Ein spezieller Abgleich des Neigungsmeßfühlers bei Verwendung unterschiedlicher Elektrolytflüssigkeiten ist damit nicht erforderlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Neigungsmeßfühler zwei entgegengesetzt angeordnete bogenförmige leitende Elektroden und eine weitere gemeinsame Elektrode auf, die teilweise in eine Elektrolytflüssigkeit in einem ringförmigen Gehäuse eingetaucht sind. Eine dritte Elektrode, die eine Hilfselektrode bildet, ist ebenfalls in dem ringförmigen Gehäuse angeordnet und vollständig in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht

Eine elektronische Schaltung mit einem mit einer Wechselstromquelle oder dergleichen gekoppelten Transformator ist mit den Endanschlüssen der Sekundärwicklung mit den jeweiligen bogenförmigen teilweise eingetauchten Elektroden verbunden, während ein Mittelanzapfungsanschluß mit Erde verbunden ist Die gemeinsame Elektrode ist mit dem invertierenden Eingangsanschiuß eines Operationsverstärkers verbunden, dessen Ausgangsanschluß über die dritte oder Hilfselektrode nach Art einer Gegenkopplung zum invertierenden Eingangsanschluß zurückgeführt ist, während der nichtinvertierende Eingangsanschiuß des Operationsverstärkers mit Erde verbunden ist

Das von dem Operationsverstärker in Abhängigkeit von der an dem invertierenden Eingangsanschluß angelegten Spannung erzeugte Ausgangssignal ist proportional zum Neigungswinkel um eine Längsachse durch den ringförmigen Neigungsmeßfühler. Die dritte oder Hilfselektrode, die zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und seinem invertierenden Eingangsanschiuß eingekoppelt ist, wirkt als veränderliche Impedanz, die einen Wert aufweist, der proportional zu den Änderungen des spezifischen Widerstandes der Elektrolytflüssigkeit zwischen der Hilfselektrode und der gemeinsamen Elektrode ist Weil diese Änderungen des spezifischen Widerstandes primär durch Temperaturänderungen bestimmt sind, ergibt die veränderliche Impedanz ein Gegenkopplungssignal an den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers, das das diesem zugeführte Eingangssignal gegenüber den Auswirkungen der Temperatur auf den spezifischen Widerstand der Elektrolytflüssigkeit kompensiert

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. I ein Schaltbild einer typischen elektronischen Schaltung eines bekannten ringförmigen Neigungsmeß-

Fig.2 eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform eines ringförmigen Neigungsmeßfühlers mit zwei Paaren von gegenüberliegend angeordneten bogenförmigen Elektroden, die teilweise in eine Elektrolytflüssigkeit eingetaucht sind und mit einem dritten Paar von Elektroden, die vollständig in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht sind,

Fig.3 ein Schaltbild einer bekannten elektronischen Schaltung, die zum Verständnis des ringförmigen Neigungsmeßfühlers gemäß F i g. 2 und F i g. 6 zweckmäßig ist,

F i g. 4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Schaltung nach F i g. 3, die mit den Elektroden des Neigungsmeßfühlers ⁿach F i g. 2 verbunden ist,

F i g. 5 eis Schaltbild einer abgeänderten elektronischen Schaltung, die mit den Elektroden des ringförmigen to Neigungsmeßfühlers gekoppelt werden kann,

F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ringförmigen Neigungsmeßfühlers,

F i g. 7 eine Darstellung einer Ausfünrungsform eines ringförmigen Neigungsmeßfühlers, bei dem das Gehäuse ein kanalförmiges Teil und eine ebene Deckplatte aufweist,

F i g. 8 eine ausführlichere Darstellung einer abgeschrägten Prallplatte, die bei dem Meßfühler nach F i g. 7 is Verwendung finden kann,

F i g. 9a, 9b und 9c Ansichten, die Einzelheiten des Meßfühlers nach F i g. 7 zeigen.

Im folgenden sei zunächst auf die Beziehung für die Spannung V gemäß Gleichung (13) Bezug genommen, d. h.:

20 ERK θ

^v Do' V^J>

Es wurde anhand dieser Gleichung festgestellt, daß alle Ausdrücke in dem Koeffizienten von θ auf der rechten Seite der Gleichung gegenüber Temperaturänderungen unempfindlich sind, mit Ausnahme des spezifischen Widerstandes (<$) der Elektrolytflüssigkeit Die Grundlage des verbesserten ringförmigen Neigungsmeßfühiers oder Beschleunigungsmessers ist die Erkennung der Tatsache, daß die charakteristische Beziehung für die Spannung gemäß Gleichung (13) einen Ausdruck (ö) für den spezifischen Widerstand der Elektrolytflüssigkeit enthält der in Gleichung (13) durch eine meßbare Impedanzgröße ersetzt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß, wie in F i g. 2 gezeigt eine dritte Leitfähigkeitszelle aufgebaut wird, die aus zwei gegenüberliegen-

den leitenden Elektroden besteht, die als Hilfselektroden 16,17 bezeichnet werden, und die immer vollständig in die Elektrolytflüssigkeit 20 eingetaucht sind. Die meßbare Impedanzgröße, die zwischen den Elektroden (16,17) hervorgerufen wird, ist linear auf den Ausdruck (<$) für den spezifischen Widerstand des Elektrolyten bezogen. ■

Die Impedanz dieser Hilfszelle kann entsprechend der Gleichung (2) mit entsprechender Indizes-Bezeichnung ■

wie folgt ausgedrückt werden:

R. = Jki. (14)

A_A

Die Auflösung dieser Gleichung nach dem Ausdruck (δ) für den spezifischen Widerstand des Elektrolyten ergibt die folgende Gleichung:

_δ ₌

D₄

Weil die Hilfs-Leitfähigkeitszelle, die durch die Elektroden 16,17 gebildet ist die gleiche Elektrolytflüssigkeit 20 wie die linke durch die Elektroden 12 und 13 gebildete Leitfähigkeitszelle und die rechte durch die Elektroden 14 und 15 gebildete Leitfähigkeitszelle enthält, ist der spezifische Widerstand der Lösung in jeder Zelle im wesentlichen gleich, und die Gleichung (15) kann in die Gleichung (3) eingesetzt werden, um eine neue charakteristische Gleichung zu entwickeln, die die Ausführungsform des verbesserten ringförmigen Neigungsmeßfühlers oder Beschleunigungsmessers definiert:

(URl- MRr)Ra (DAaIDa) =ΚΘ. (16)

Weil die Ausdrücke D, D_A, A_A und K alle Konstanten sind, die von der Konstruktionsgeometrie abhängen und gegenüber Temperaturauswirkungen unempfindlich sind, können sie alle in einen einzigen Koeffizienten kombiniert werden, um die Gleichung (16) zu vereinfachen und um die folgende Gleichung zu schaffen:

- MRr)Ra = ΚΘ. (17)

60

Die vorstehende Gleichung (17) ist die neue charakteristische Gleichung des verbesserten ringförmigen Neigungsmeßfühlers oder Beschleunigungsmessers, bei dem eine Temperaturkompensation durchgeführt ist

Wenn der verbesserte ringförmige Neigungsmeßfühler oder Beschleunigungsmesser mit einer geeigneten elektronischen Schaltung verwendet wird, wie z. B. der bekannten Schaltung nach F i g. 3, bei der der einen festen Wert aufweisende Widerstand R durch die äquivalente Impedanz R_A ersetzt wird, wird ein meßbares Ausgangsspannungssignai erzeugt das proportional zur hnken Seite der charakteristischen Gleichung ist so daß die Ausgangsspannung und der Neigungswinkel in bezug zueinander gesetzt werden können. Die resultierende Beziehung, die in Gleichung (17) definiert ist enthält keine temperaturabhängigen Parameter.

Jede Schaltung, die eine einzige Spannung oder eine Spannungsfunktion entsprechend der folgenden Gleichung festlegt, stellt eine geeignete gerätemäßige Ausführung für den verbesserten ringförmigen Neigungsmeßfühler oder Beschleunigungsmesser dar:

Spannung oder Spannungsfunktion = (1//?t - MRr)RaC, (18)

j\ wobei Ceine Proportionalitätskonstante ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines verbesserten ringförmigen Neigungsmeßfühlers oder Beschleunigungsmessers wird nun anhand von Fig.2 beschrieben, die einen ringförmigen Beschleunigungsmesser oder einen Neigungsmeßfühler 10 zeipt, der ein Gehäuse 11 aufweist, das winkelförmig um eine Neigungsachse A-A angeordnet ist. Das erste Paar von bogenförmigen Elektroden 12,13 ist innerhalb des Gehäuses 11 befestigt und ; an der vorderen bzw. hinteren Oberfläche dieses Gehäuses befestigt Das zweite Paar von bogenförmigen

Elektroden 14,15 ist gegenüberliegend zu diesem ersten Elektrodenpaar angeordnet, und die Elektroden sind ^! auf der vorderen Oberfläche bzw. der hinteren Oberfläche in dem Gehäuse Il befestigt. Die Elektroden 16,17

,, des dritten Elektrodenpaars sind jeweils an der vorderen bzw. hinteren Oberfläche in dem Gehäuse 11 zwischen

rl den unteren Enden der entsprechenden Elektroden von den ersten und zweiten Elektrodenpaaren angeordnet.

;■ Eine Elektrolytflüssigkeit 20 füllt teilweise die ringförmige Kammer in dem Gehäuse 11, wodurch die Elektroden

ü der ersten und zweiten Paare teilweise und die Elektroden 16 und 17 des dritten Paares vollständig in diese

T: Flüssigkeit eingetaucht sind.

[$ Wie es in mathematischer Form vorstehend dargelegt wurde, ergibt das von dem dritten Elektrodenpaar

.¹I gelieferte Signal eine Möglichkeit zur Kompensation von Temperaturänderungen in dem Ausgangssignal, das

<> von dem ringförmigen Beschleunigungsmesser oder Neigungsmeßfühler 10 als Ergebnis der Auswirkungen der

,;.■: Temperatur auf den spezifischen Widerstand (d) der Elektrolytflüssigkeit 20 erzeugt wird.

g Das Gehäuse 11 kann aus irgendeinem geeigneten nicht leitenden Material wie z. B. Glas, Keramik oder einem

;'. anderen glasähnlichen Material hergestellt werden. Bei einer Ausführungsform des ringförmigen Neigungsmeß-

^; fühlers oder Beschleunigungsmessers war das für das Gehäuse 11 verwendete nichtleitende Material ein Präzi-

:, sionsformungs-Keramoplast mit einem großen Anteil von künstlichem Glimmer, das aus einem Glasbinder

ausgefällt ist Dieses Material ergibt eine hohe Temperaturfestigkeit, eine hohe Verformungstemperatur und ■; eine hohe Festigkeit Einige der Eigenschaften dieses Materials sind folgende:

*

.'; Wärmeverformungstemperatur 593° C

$ maximale Temperaturbeständigkeit 648°C

,' thermischer Ausdehnungskoeffizient 9,4 χ 10-⁶1/°C

'\ Wärmeleitfähigkeit 038 Kcal/hm° C (0,29 BTU/hft° F)

Zugfestigkeit 25 kp/cm²

j Druckfestigkeit 2110 kp/cm²

~; Biegefestigkeit 844 kp/'cm^;

Elastizitätsmodul 0,85x10⁶ kp/cm²

I Die Elektroden 12 bis 17 können aus PIr Silber oder einem anderen geeigneten Material bestehen, das

beispielsweise durch Zerstäuben entlang *. „.inenoberflächen der vorderen und hinteren Stirnflächen in dem Gehäuse 11 abgeschieden wird. Um einen relativ großen Bereich der Winkelverschiebung zu erzielen (typischerweise über eine Neigung von ±20° oder mehr) müssen die Elektroden 12 bis 15 eine ausreichende BogetMnge aufweisen, um diesen Winkelbereich zu erzielen. In einem praktisch ausgeführten Ausführungsbeispiel hatte jeder der Elektroden 13 und 15 eine Winkelerstreckung von ungefähr 130°, und jede Elektrode war über ungefähr 60° ihrer Winkelerstreckung eingetaucht wenn die Neigungsachse auf ungefähr 0° lag.

Das dritte Elektrodenpaar 16, 17 ist so aufgebaut, daß sich eine ausreichende Fläche ergibt damit der spezifische Widerstand der Lösung zwischen den Elektroden 16, 17 im wesentlichen gleich dem spezifischen Widerstand der Lösung zwischen den Elektroden 12,13 bzw. 14,15 in den ersten und zweiten Elektrodenpaaren ist, wenn der Neigungswinkel im wesentlichen 0° beträgt. In einem praktisch ausgeführten Beispiel betrug die \- Winkelerstreckung der Elektrode ungefähr 60°.

$ Weil die Elektroden 13,15 und 17 zusammengeschaltet sind, um einen gemeinsamen elektrischen Verbin-

% dungspunkt zu biHen, wie es weiter unten beschrieben wird, werden diese Elektroden bei dem praktisch

|i ausgeführten Beispiel durch eine einzige Elektrode gebildet die eine Bogenlänge von 360° aufwies und die auf

% der hinteren Innenoberfläche des Gehäuses 11 aufgebracht war, wie es in F i g. 9c gezeigt ist Alternativ könnten

w. die Elektroden 13 und 15 durch eine einzige bogenförmige Elektrode von ungefähr 300° gebildet werden. Die

ä; Elektroden 13,15 und 17 sind in den F i g. 2,4 und 7 als drei getrennte Elektroden gezeigt um die linke, rechte

ν sowie die Hilfsleitfähigkeitszelle deutlich zu machen, die im folgenden ausführlicher erläutert werden.

^ Zwischen den Hiifselektroden 16,17 und den benachbarten unteren Enden der bogenförmigen Elektroden 12,

'3 14 bzw. 13,15 sind Prallplatten 21, 22 (F i g. 7) angeordnet, die mit den Innenoberflächen des Gehäuses 11 mit

I Hilfe eines geeigneten Klebemittels verklebt sind. Die Prallplatten 21 und 22 sind in den F i g. 2 und 4 fortgelas-

|| sen, um eine klarere Darstellung der Elektroden 12 bis 17 und der Elektrolytflüssigkeit 20 zu erzielen, sie sind

f3 jedoch in Fig.7 und ausführlicher in Fig.8 gezeigt Die Prallplatten sind ebenfalls aus einem geeigneten

!.·! nichtleitenden Material hergestellt und in dem praktisch ausgeführten Beispiel werden sie aus dem gleichen

ja · Material wie das Gehäuse ί I hergestellt Die Prailplatten 2i, 22 isolieren die Hiifseiektroden 16,17 elektrisch H von den unteren Enden der benachbarten Elektroden 12,14 bzw. 13,15.

f§ Weiterhin ergeben die Prailplatten eine Dämpfung der Elektrolytflüssigkeit 20 in dem ringförmigen Meßfüh-

H ler während Perioden schneller Winkelverschiebungen um die Achse A-A. Damit die Elektrolytflüssigkeit 20 an

den Prallplatten vorbeifließt, können Spalte gemäß Fig.7 in einer Axialrichtung zwischen dem Deckel des Gehäuses 11 und der Oberseite der Prallplatten 21,22 vorgesehen sein, oder es können Spalte in Radialrichtung zwischen den Enden der Prallplatten 21,22 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 11 entlang der Achse A-A vorgesehen sein. F i g. 9a zeigt im einzelnen den Radialspalt zwischen dem radial inneren Ende jeder Prallplatte

21 oder 22 und dem Außenumfang der Nabe des Gehäuses. F i g. 9b zeigt den Axialspalt zwischen dem Deckel 46 und den benachbarten Kanten der Prallplatten 21 und 22. Obwohl sowohl radiale als auch axiale Spalte in F i g. 7 dargestellt sind, ist vorzugsweise nur die eine Art von Spalten bei der praktischen Ausführung verwendet

Weiterhin kann jede Prallplatte abgeschrägt sein, um messerförmige Kanten zu bilden, die verhindern, daß Blasen in den normalen Betriebsstellungen auf Grund der Oberflächenspannung der Elektrolyiflüssigkeit 20

ίο eingefangen werden. F i g. S ist eine ausführliche Darstellung einer Prallplatte, wie z. B. der Prallplatte 21, bei der eine Ecke abgeschrägt wurde. Zu Vergleichszwecken ist die Ecke vor ihrer Abschrägung strichpunktiert dargestellt Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die benachbarten Ecken der Prallplatten 21, 22 in der Nähe der Achse A-A abgeschrägt um das Einfangen von Blasen für eine Bewegung des Meßfühlers im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn zu beseitigen.

F i g. 7 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus des ringförmigen Meßfühlers 10, bei dem das Gehäuse 11 einen kanalförmigen Abschnitt 45 und eine im wesentlichen ebene Deckplatte 46 aufweist wobei die leitenden Elektroden 13,15 und 17 an der unteren Oberfläche der Deckplatte 16 befestigt sind, während die Elektroden 12,14· und 16 an der inneren unteren Oberfläche des kanalförmigen Teils 45 befestigt sind. Alternativ könnte die im wesentlichen ebene Deckplatte 43 ein zum kanalförmigen Teil 45 identisches kanalförmiges Teil sein, und die drei getrennten leitenden Elektroden können durch eine einzige gemeinsame Elektrode mit einer

Bogenlänge von 360° gebildet sein, wie dies in Fig.9c gezeigt ist Diese Aüsführüngsiorni erfördert keine Abdeckung der Abstände zwischen den Elektroden 13, 17 und 15, 17 vor der Abscheidung des leitenden Materials während der Herstellung. F i g. 3 ist ein Schaltbild einer bekannten Einrichtung, bei der die Impedanz der Elektroden 12, 13 und der

ElektrolytHüssigkeit zwischen diesen Elektroden durch den Widerstand Rl dargestellt ist während die Impedanz der Elektroden 14, 15 und der Elektrolytflüssigkeit 20 zwischen diesen Elektroden durch den Widerstand Rr dargestellt ist Wie es weiterhin in F i g. 3 gezeigt ist ist eine Wechselstromquelle 25 mit den Anschlüssen 26 und 27 der Primärwicklung 28 eines Transformators 30 gekoppelt dessen Sekundärwicklung 31 mit dem ringförmigen Beschleunigungsmesser gekoppelt ist, der aus Vereinfachungsgründen mit 10 bezeichnet ist, obwohl dieser Beschleunigungsmesser nicht mit dem Beschleunigungsmesser 10 nach F i g. 2 identisch ist Ein erster Anschluß 32 der Sekundärwicklung ist mit einem ersten Anschluß an einem Widerstand 33 verbunden, der mit Ri. bezeichnet ist der äquivalenten Impedanz der linken Leitfähigkeitszelle. Der zweite Anschluß 34 der Sekundärwicklung 31 ist eine Mittelanzapfung, die mit Erde verbunden ist während der dritte Anschluß 35 der Sekundärwicklung 31 mit einem ersten Anschluß an einem Widersand 36 verbunden ist der mit Rr bezeichnet ist der äquivalenten Impedanz der rechten Leitfähigkeitszelle. Die zweiten Anschlüsse der Widerstände 33 und 36 sind süteinander und mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 40 verbunden, dessen Ausgangsanschluß mit dem ersten Anschluß eines einen festen Wert aufweisenden Widerstandes 41 verbunden ist Der zweite Anschluß des Widerstandes 41 ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der zweiten Anschlüsse der Widerstände 33 und 36 verbunden. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Operationsver- stärkers 40 ist mit Erde verbunden.

Wie es gut bekannt ist wirkt die in F i g. 3 gezeigte Kombination der mittelangezapften Sekundärwicklung und der Widerstände 33 und 36 als Brückenschaltung, bei der eine Null-Ausgangsspannung zwischen dem gemeinsamen Anschluß der Widerstände 33,36 und der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung gewonnen wird. Wenn sich eine Änderung des Impedanzwertes eines oder beider Widerstände 33,36 ergibt, wird eine meßbare Ausgangsspannung zwischen dem gemeinsamen Anschluß und der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung erzeugt Die meßbare Ausgangsspannung ist proportional zur Änderung der Werte der Widerstände 33,36.

Weil die Widerstände 33,36 die äquivalenten Impedanzen Rl und Rr darstellen, erzeugt irgendeine Änderung der Impedanz dieser jeweiligen Leitfähigkeitszellen auf Grund einer Winkelbewegung des Gehäuses 11 um die Neigungsachse A-A eine Änderung des meßbaren Spannungssignals zwischen dem gemeinsamen Anschluß und

so der Mittelanzapfung an Erde. Weiterhin kann die Richtung der Winkelbewegung des ringförmigen Beschleunigungsmessers 10 aus der Polarität des meßbaren Spannungssignals bestimmt werden, das am negativen Anschluß des Operationsverstärkers 40 anliegt Die Polarität der an den Anschlüssen der Sekundärwicklung 31 erzeugten Spannung ist an diesen Anschlüssen 32,35 durch die Bezeichnungen +E und -E dargestellt Wenn daher die äquivalente Impedanz Rl größer wird, während die äquivalente Impedanz Rr kleiner wird, weist das meßbare Spannungssignal, das dem Operationsverstärker 40 zugeführt wird, eine negative Polarität bzw. umgekehrt auf.

Wie es weiter oben bei der Diskussion des bekannten Standes der Technik anhand der F i g. 3 erläutert wurde, weist der Widerstand 41 einen festen Wert als Lastwiderstand auf, der als Konstante in dem Koeffizienten des Neigungswinkels (ff) in der Gleichung (13) auftritt. Der spezifische Widerstand (d) des Elektrolyten verbleibt als Ausdruck in dem Koeffizienten, so daß sich eine Temperaturabhängigkeit ergibt Bei dem verbesserten Ausführungsbeispiel des Neigungsmeßfühlers ist jedoch der feste Wert des Lastwiderstandes 41 durch die äquivalente Impedanz der Hilfs-Leitfähigkeitszelle ersetzt, die mit R_A in Fig.4 bezeichnet ist. Somit erzeugt irgendeine Änderung des spezifischen Widerstandes der Elektrolytflüssigkeit 20 eine Änderung der äquivalenten Impedanz der Hilfs-Leitfähigkeitszelle, und diese Änderung wird am Eingang des Operationsverstärkers 40 durch die veränderliche Gegenkopplungsimpedanz Ra kompensiert.

Fig.4 ist eine Darstellung des Schaltbildes der elektronischen Schaltung nach Fig.3, die mit der isometrischen Darstellung des verbesserten ringförmigen Beschleunigungsmessers oder Meßfühlers nach F i g. 2 gekoppelt ist, wobei der in F i g. 3 einen festen Wert aufweisende Widerstand 41 durch die veränderliche Impedanz Ra

ersetzt ist. Wie es weiter oben erwähnt wurde, sind die Prallplatten 21, 22 aus F i g. 4 zur Vereinfachung der Darstellung fortgelassen. In F i g. 4 sind die genannten Impedanzen Rl, Rr und R_A strichpunktiert als äquivalente Impedanzen dargestellt, die die Impedanzen der tatsächlichen Schaltungsbauteile in den jeweiligen Leitfähigkeitszellen des ringförmigen Beschleunigungsmessers darstellen. Es ist in der Darstellung nach F i g. 4 zu erkennen, daß die an der hinteren Oberfläche in dem Gehäuse 11 befestigten Elektroden 13,15,17 eine gemeinsame Elektrode auf Grund der Verbindung zwischen jeder dieser Elektroden und dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 bilden. Daher ist es ohne weiteres zu erkennen, daß die grundlegende Ausführung des verbesserten ringförmigen Meßfühlers oder Beschleunigungsmessers zumindest vier unterschiedliche Elektroden, d. h. eine linke bogenförmige Elektrode, eine rechte bogenförmige Elektrode, eine gemeinsame Elektrode und eine Hilfselektrode, die zwischen der linken und der rechten bogenförmigen Elektrode angeordnet ist benötigt

Die genaue Betriebsweise des verbesserten ringförmigen Meßfühlers wird im folgenden anhand von F i g. 4 erläutert in der die Wechselstromquelle 25 mit dem Transformator 30 verbunden ist um eine positive Ausgangsspannung an dem Anschluß 32 und eine negative Ausgangsspannung am Anschluß 35 der Sekundärwicklung zu erzeugen, die mittelangezapft ist wobei die Mittelanzapfung mit Erde verbunden ist Der Anschluß 32 ist mit der ersten bogenförmigen Elektrode 12 verbunden, während der zweite Anschluß 35 mit der zweiten bogenförmigen Elektrode 14 verbunden ist Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 40 ist mit der Hilfselektrode 16 verbunden. Wenn das Gehäuse 11 bezüglich der Achse A-A so ausgerichtet ist daß gleiche Flächen der Elektroden 12 und 14 in die Elektrolytflüssigkeit 20 eingetaucht sind, so wird eine Meß-Ausgangsspannung von 0 an den negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 angelegt- Bei einer Drehung des Gehäuses 11 um die Achse A-A im Uhrzeigersinn werden die in die Elektrolytflüssigkeit eingetauchten Flächen der Elektroden 12, 13 verringert, während die in die Elektrolytflüssigkeit eingetauchten Flächen der Elektroden 14,15 vergrößert werden. Als Ergebnis wird die durch den Widerstand Rr dargestellte äquivalente Impedanz vergrößert und das Meßspannungssignal am gemeinsamen Verbindungspunkt der mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 verbunden ist steigt auf einen positiven Wert an, der proportional zur Änderung der eingetauchten Flächen der Elektroden 12,13 und 14,15 ist

In gleicher Weise wird, wenn das Gehäuse 11 im Gegenuhrzeigersinn um die Achse A-A ausgehend von einer Nullstellung aus gedreht wird, die Fläche der in die Elektrolytflüssigkeit 20 eingetauchten Elektrode 14 verringert während die Fläche der leitenden, in die Elektrolytflüssigkeit 20 eingetauchten Elektrode 12 vergrößert wird. Als Ergebnis wird das Meßspannungssignal am gemeinsamen Verbindungspunkt, der mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 verbunden ist auf einen negativen Wert vergrößert Die Größe dieser negativen Spannung ist proportional zur Änderung der Flächen der leitenden Elektroden 12,13 un J14,15, die in die Elektrolytflüssigkeit 20 eingetaucht sind.

Die Elektroden 16 und 17 bleiben über den zulässigen Neigungswinkelbereich, über den das Gehäuse Ii um die horizontale Achse A-A verdreht werden kann, vollständig in die Elektrolytflüssigkeit 20 eingetaucht Wenn sich daher eine Temperaturänderung ergibt die eine Änderung des spezifischen Widerstandes (<J) der Elektrolytflüssigkeit 20 erzeugt, so ist dies die einzige Änderung, die sich bei der äquivalenten Impedanz R_A ergibt die die Hilfs-Leitfähigkeitszelle darstellt. Weil irgendeine Änderung der Impedanz der Hilfs-Leitfähigkeitszelle außerdem eine Änderung der äquivalenten Impedanzen R_L und Rr ergibt wird die in dem Meßspannungssignal, das an den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 40 angelegt wird, hervorgerufene Wirkung durch das Signal kompensiert, das vom Ausgang des Operationsverstärkers 40 über die Hilfs-Leitfähigkeitszelle an den invertierenden Eingangsanschluß angelegt wird, weil die sich ergebende und an den invertierenden Eingangsanschluß zurückgeführte Ausgangsspannung die Auswirkung von Temperaturänderungen in den Leitfähigkeitszellen kompensiert, die durch die äquivalenten Impedanzen Rl und Rr dargestellt sind.

Die Schaltung nach F i g. 4 verwendet eine elektronische Schaltung, die eine einzige und kontinuierliche Ausgangsspannung liefert, die linear proportional zum Neigungswinkel ist Ein abgeändertes Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 zeigt eine zweite elektronische Schaltung, bei der ein Betrieb in mehreren Zuständen zwei Ausgangsspannungen liefert, die in einer Schaltfolge gemessen werden. Eine einfache algebraische Funktion der gemessenen Spannung ist linear proportional zu den Neigungswinkeln. Die Berechnung des Neigungswinkels kann manuell oder mit Hilfe einer einfachen Rechenschaltung durchgeführt werden. Wie es in F i g. 5 gezeigt ist, ist eine Spannung E an die Eingangsanschlüsse 1 und 2 der Schaltung 50 angelegt. Ein Widerstand 51 stellt die veränderliche Impedanz Ra der Hilfs-Leitfähigkeitszelle dar, deren erster Anschluß mit einem Anschluß der Spannungsquelie verbunden ist. Der zweite Anschluß des Widerstandes 51 ist mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 52 und 53 und über eine Ausgangsleitung 57 mit einem ersten Ausgangsanschluß verbunden. Der Widerstand 52 ist mit Rl bezeichnet und stellt die linke Leitfähigkeitszelle dar, während der Widerstand 53 mit Rr bezeichnet ist und die rechte Leitfähigkeitszelle darstellt. Der zweite Anschluß des Widerstandes 52 ist mit einem ersten Anschluß 54 an dem Schalter 55 verbunden, der in einer normalerweise geschlossenen Stellung gezeigt ist. Der normalerweise offene Anschluß 56 des Schalters 55 ist mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes 53 verbunden. Der gerne insame Anschluß des Schalters 55 ist mit dem zweiten Anschluß 2 der Spannungsquelie fund über eine Leitung 58 mit dem zweiten Ausgangsanschluß verbunden. Der so erste Ausgangsanschluß ist mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 51,52 und 53 verbunden.

Der Schalter 55 wird dazu verwendet, die Schaltung 50 in einem von zwei Zuständen mit Energie zu versorgen, und zwei Ausgangsspannungen Vi und Vj werden an den Ausgangsanschlüssen gemessen. Die Spannungs- und Widerstandsbeziehungen in der Schaltung nach F i g. 5 sind wie folgt:

V₁ = ER₁I(R₁. + Ra), (19)

V₂ = ERrI(Rh + Ra). (^2O)

Aus den vorstehenden Gleichungen ergeben sich die Widerstandsverhältnisse für diese Gleichungen wie folgt:

R_A/R_L = EZV_x -I, (21)

RaIRr = EZV₂ - 1. (22)

Eine Subtraktion der Gleichung (21) von der Gleichung (22) ergibt die folgende Funktion der Spannung in Abhängigkeit des Widerstandes für das abgeänderte Ausführungsbebpiel nach F i g. 5:

(EfV_x - EfV₂) = (RaIRl - RaIRr). (23)

Das Umstellen der Gleichungen und das Verwenden von Ra als Faktor ergibt die folgende Gleichung: (VRl - MRr)Ra = (EfV_x - EJV₂). (24)

Die Kombination dieser Gleichung mit der äquivalenten Gleichung (17) ergibt die folgende Beziehung:

(EZV_x - EZV₂) - K θ, (25)

darin ist:

Vi = Ausgangsspannung bei Schalter 55 in Stellung 54;

V₂ = Ausgangsspannung bei Schalter 55 in Stellung 56;

E = Erregungsspannung;

K = Konstante für die Konstruktionsgeometrie;

θ = Neigungswinkel.

Aus der vorstehenden mathematischen Ableitung ist zu erkennen, daß die Ausgangsspannungen V_x und V₂ mit dem bekannten Wert der Erregungsspannung E und einer Konstante K, die durch die Konstruktionsgeometrie bestimmt ist, kombiniert werden können, um ein resultierendes Signal zu gewinnen, das proportional zum Neigungswinie« <?ist, der sich aus einer Bewegung des ringförmigen Meßfühlers um die horizontale Achse A-A ergibt

Der ringförmige MebfühlerviO nach F i g. 6 stellt ein weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel dar, bei dem die Elektroden 61 und 62 bogenförmige Elektroden sind, die einander gegenüberliegend in einem Gehäuse 63 angeordnet und an der Innenoberfläche des äußeren Umfanges des Gehäuses 63 befestigt sind, während die dritte gemeinsame Elektrode 64 an der inneren Oberfläche des inneren Umfanges des Gehäuses 63 befestigt ist.

Die vierte Elektrode 65 ist zwischen den unteren Enden der Elektroden 61 und 62 angeordnet und ebenfalls an

der inneren Oberfläche des äußeren Umfanges des Gehäuses 63 befestigt

Die Widerstände 66, 67 und 68 stellen die veränderlichen Impedanzen der linken mit Fi bezeichneten

Leitfähigkeitszelle, der rechten Leitfähigkeitszelle Rr bzw. der Hilfs-Leitfähigkeitszelle R_A dar. Diese Impedanzen Rl, Rr und Ra sind strichpunktiert ähnlich wie in F i g. 4 dargestellt weil diese Impedanzen äquivalente Impedanzen sind, die die Impedanzen der tatsächlichen Schaltungsbauteile in den jeweiligen Leitfähigkeitszellen des ringförmigen Meßfühlers darstellen. Die Wechselspannungsquelle 25, der Transformator 30 und der Operationsverstärker 40 sind zu den entsprechenden in F i g. 4 gezeigten Bauteilen identisch. Die Betriebsweise des ringförmigen Meßfühlers 60 in Kombination mit den zugehörigen elektrischen Bauteilen ist identisch zu der, die vorstehend anhand von F i g. 4 beschrieben wurde. Der einzige Unterschied in den Bauteilen besteht, in der speziellen Form und den Anbringungsstellen der leitenden Elektroden in dem Gehäuse 63, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Neigungsmeßfühler mit nichtleitenden Gehäuseteilen, die eine Elektrolytflüssigkeit enthalten und eine geschlossene Kammer mit allgemein ringförmiger symmetrischer innerer Form um eine Bezugs-

achse bilden, die der horizontalen Achse des Meßfühlers entspricht mit in der Kammer befestigten Elektrodenteilen, die erste und zweite symmetrisch angeordnete Elektrcdenteile und weitere Elektrcdenteile umfassen, die entsprechende Teile aufweisen, die unter gleichen Abständen von den ersten und zweiten Elektrodenteilen angeordnet sind, und mit elektrischen Schaltungseinrichtungen, die mit den Elektrodenteilen verbunden sind, dadurchgekennzeichnet, daß dritte Elektrodenteile (16; 65) in den Gehäusetcilen

ίο (11) befestigt sind, daß die weiteren Elektrodenteile (13, 15, 17; 64) Teile aufweisen, die unter gleichen Abständen von den dritten Elektrodenteilen (16; 65) angeordnet sind, daß die Elektrolytflüssigkeit (20) sich mit der Umgebungstemperatur ändernde volumetrische und Impedanz-Eigenschaften aufweist und die Kammer teilweise füllt wobei die dritten Elektrodenteile (16; 65) und der entsprechende Teil der weiteren Elektrodenteüe für den normalen Neigungsbereich vollständig in die Elektrolytflüssigkeit (20) eingetaucht sind, daß die Schaltungseinrichtungen (30,40,50) mit der ersten, zweiten, dritten und weiteren Elektrodenteilen derart gekoppelt sind, daß sie ein zur Neigung des Meßfühlers um die Bezugsachse (A-A) proportionales Ausgangssignal entsprechend der Gleichung

liefern, worin θ der Neigungswinkel, Rl der Widerstand der Elektrolytflüssigkeit zwischen den ersten und den weiteren Elektrodenteilen, Rr der Widerstand der Elektrolytflüssigkeit zwischen den zweiten und den weiteren Elektrodenteilen und Ra der Widerstand der Elektrolytflüssigkeit zwischen den dritten und den weiteren Elektrodenteilen ist

2. Neigungsmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Elektrodenteile zusammen mit den entsprechenden Teilen der weiteren Elektrodenteik erste (12,13) und zweite (14,15) Elektrodenpaare bilden, die symmetrisch entgegengesetzt zueinander und bezüglich der Bezugsachse angeordnet sind, so daß linke und rechte gegenüberliegende Elektrodenpaare gebildet werden, und daß die Elektrolytflüssigkeit (20) die Kammer angenähert bis zur Höhe der Bezugsachse füllt, so daß der Flüssigkeitspegel nonr.¹ !erweise jedes Paar von linken und rechten Elektrodenpaaren m der Mitte halbiert

3. Neigungsmeßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die ersten und zweiten Elektrodenteile (12, \4; 61, <*2) erste und zweite bogenförmige Elektroden einschließen, die an der Innenoberfläche der Gehäuseteile (11) befestigt sind, daß die dritten Elektrodenteile (16; 65) eine bogenförmige Elektrode einschließen, die an ν er Innenoberfläche der Gehäuseteile (11) befestigt und zwischen den unteren Enden der ersten und zweiten Elektroden angeordnet ist und daß die weiteren Elektrodenteüe ringförmige Elektrodenteile (13,15,17; 64) einschließen, die an der Innenoberfläche der Gehäuseteile (11) konzentrisch zur Bezugsachse angeordnet sind.

4. Neigungsnießfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die geschlossene Kammer mit allgemein ringförmiger Form weiterhin Prallplatten (21,22) einschließt die aus nichtleitendem Material gebildet sind und zwischen den ersten und dritten bzw. zweiten und dritten Elektrodenteilen angeordnet sind, um elektrisch die ersten, zweitein und dritten Elektrodenteüe voneinander zu isolieren.

5. Neigungsmeßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten (21,22) zwei rechtwinklig geformte Blöcke einschließen, und daß jeder Block in einer Abmessung, entweder in Axialrichtung oder in Radialrichtung kürzer als die entsprechende innenabmessung der geschlossenen Kammer ist, so daß die Elektrolytflüssigkeit (20) an den Prallplatten (21, 22) während einer Winkelbewegung der Gehäuseteile (11) um die Bezugsachse vorbeifließen kann.

6. Neigungsmeßfühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatten (21, 22) so rechtwinklig geformte Blöcke einschließen, von den^n eine Ecke abgeschrägt ist, um eine messerförmige

Kante zu bilden, die das Einfangen von Blasen in der Elektrolytflüssigkeit (20) der Winkelbewegung der Gehäuseteile (11) um die Bezugsachse beseitigt

7. Neigungsmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Schaltungseinrichtungen (30, 40, 50) einen Operationsverstärker (40) einschließen, dessen invertierender Eingangsanschluß mit den weiteren Elektrodenteilen gekoppelt ist und dessen Ausgangsanschluß mit den dritten Elektrodenteilen gekoppelt ist die zusammen mit den weiteren Elektrodenteilen eine auf Temperaturänderungen ansprechende Gegenkopplungsimpedanz bilden.

8. Neigungsmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtungen (30,40) eine Wechselstromquelle (25) und einen Transformator (30) einschließen, dessen Primärwicklung (28) mit der Wechselstromquelle gekoppelt ist, dessen Sekundärwicklung (31) eine Mittelanzapfung (34) aufweist, und dessen Ausgangsanschlüsse (32,35) jeweils mit den ersten und zweiten Elektrodenteilen verbunden sind.

9. Neigungsmeßfühler nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtungen (50) eine Potentialquelle (E) mit einem ersten Anschluß, der mit den dritten Elektrodenteilen gekoppelt ist, Schalterelemente (55) mit einem gemeinsamen Element, das mit dem zweiten Anschluß der elektrischen Potentialquelle gekoppelt ist, mit einem ersten Anschluß (54), der mit den ersten Elektrodenteilen gekoppelt ist und mit einem zweiten Anschluß (56), der mit den zweiten Elektrodenteilen gekoppelt ist, und eine Ausgangsverbindung (57, 58) einschließen, die zwischen dem gemeinsamen Element des Schalterele-

J mentcs (55) und den weiteren Elektrodenteilen ausgebildet ist, so daß die Schaltungseinrichiungen Aus

gangsspannungen liefern, die in ein einziges elektrisches Aussangssignal kombiniert werden können, das. proportional zum Winkel der Bewegung der Gehäuseteile (11) um die Bezugsachse ist.

10. Neigungsmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die

.:■} Gehäuseteile (11) eine erste Kammer mit einem ersten darin angeordneten Kanal, an dessen Boden die

ersten, zweiten und dritten Elektrodenteile befestigt sind, und eine zweite Kammer mit einem zweiten darin angeordneten Kanal bilden, daß die zweite Kammer zur ersten Kammer identisch ist und daß die zweite Kammer die weiteren Elektrodenteile einschließt, die an dem Boden des zweiten Kanals befestigt sind.

11. Neigungsmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (11) ein ringförmiges Gehäuse mit ersten, zweiten und dritten bogenförmigen Elektrodenteilen, die an der to

.7 vorderen Innenoberfläche des Gehäuses befestigt sind, und mit einem weiteren bogenförmigen Eiektroden-

teil bilden, das an der Innenoberfläche der Rückseite des Gehäuses befestigt ist i;. 12. Neigungsmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile

(11) ein ringförmiges Gehäuse mit ersten, zweiten und dritten bogenförmigen Elektroden (61,62,63), die an : der inneren Umfangsoberfläche am äußeren Durchmesser des ringförmigen Gehäuses befestigt sind, und mit

■ einem weiteren ringförmigen Elektrodenteil (64) bilden, das an der inneren Umfangsoberfläche am inneren

Durchmesser des ringförmigen Gehäuses befestigt ist

■ 13. Neigungsmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die ersten und

■?? zweiten Elektrodenteile erste und zweite an der vorderen Inner-oberfläche der Gehäuseteile (11) befestigte

Q bogenförmige Elektroden einschließen, daß die dritten Elektrodenteile eine bogenförmig Elektrode ein-

JSJ schließen, die an der vorderen Innenoberfläche der Gehäuseteile (11) zwischen den unteren Enden der ersten

Μ und zweiten Elektroden angeordnet smd, und daß die weiteren Elektrodenteile drei bogenförmige Elektro-

*g den einschließen, die an der hineren Oberfläche der Gehäuseteile (11) entgegengesetzt zu den ersten, zweiten

|| und dritten Elektrodenteilen befestigt sind, daß die ersten, zweiten, dritten und die weiteren Elektrodenteile

H drei Paare von Elektroden bilden und daß die drei Elektroden der weiteren Elektrodenteile außerhalb der

d Gehäuseteile (11) an einem einzigen Verbindungspunkt miteinander verbunden sind und eine gemeinsame

H Elektrode bilden.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Neigungsmeßfühler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art

Bei einem bekannten Neigungsmeßfühler dieser Art (US-PS 31 71 213) sind die ersten und zweiten Elektrodenteile auf der Innenoberfläche der ringförmigen Kammer angeordnet während die weiteren Elektrodenteile auf einem isoiierstab angeordnet sind, der entlang der Neigungsachse des Gehäuses angeordnet ist Die ersten und zweiten Elektroden sind mit festem radialen Abstand gegenüber dem in Längsrichtung verlaufenden Isolierstab angeordnet Die elektrolytische Flüssigkeit füllt die ringförmige innere Kammer des Meßfühler zur Hälfte. Dieser Neigungsmeßfühler ist so aufgebaut und konstruiert, daß seine Betriebsweise durch eine grundlegende physikalische Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und den Flächen der Elektroden gekennzeichnet ist die in die elekrolytische Flüssigkeit eingetaucht sind. Das Betriebsprinzip sagt aus, daß der Unterschied der eingetauchten Flächen der jeweiligen bogenförmig ausgebildeten inneren Anschlüsse linear proportional zum Neigungswinkel ist Dies kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werden: